論文の概要: Coulomb crystallization of xenon highly charged ions in a laser-cooled Ca+ matrix
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.12266v1
- Date: Sat, 13 Dec 2025 10:18:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-16 17:54:56.189287
- Title: Coulomb crystallization of xenon highly charged ions in a laser-cooled Ca+ matrix
- Title（参考訳）: レーザー冷却Ca+マトリックスにおけるキセノン高電荷イオンのクーロン結晶化
- Authors: Leonid Prokhorov, Aaron A. Smith, Mingyao Xu, Kostas Georgiou, Vera Guarrera, Lakshmi P. Kozhiparambil Sajith, Elwin A. Dijck, Christian Warnecke, Malte Wehrheim, Alexander Wilzewski, Laura Blackburn, Matthias Keller, Vincent Boyer, Thomas Pfeifer, Ullrich Schwanke, Cigdem Issever, Steven Worm, Piet O. Schmidt, José R. Crespo Lopez-Urrutia, Giovanni Barontini,
- Abstract要約: レーザー冷却したCa$+$イオンを用いたキセノン高電荷イオン(HCIs)の共振冷却とクーロン結晶化について報告する。
このシステムは、Ca$+$の確立された量子制御ツールボックスと、Xe高電荷イオンの豊富な原子特性のセットを効果的に組み合わせている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 25.266513266872366
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We report on the sympathetic cooling and Coulomb crystallization of xenon highly charged ions (HCIs) with laser-cooled Ca$^+$ ions. The HCIs are produced in a compact electron beam ion trap, then charge selected, decelerated, and finally injected into a cryogenic linear Paul trap. There, they are captured into $^{40}$Ca$^+$ Coulomb crystals, and co-crystallized within them, causing dark voids in their fluorescence images. Fine control over the number of trapped ions and HCIs allows us to realize mixed-species crystals with arbitrary ordering patterns. By investigating Xe$^{q+}$--Ca$^+$ strings, we confirm the HCI charge states, measure their lifetime and characterize the mixed-species motional modes. Our system effectively combines the established quantum control toolbox for Ca$^+$ with the rich set of atomic properties of Xe highly charged ions, providing a resourceful platform for optical frequency metrology, searches for signatures of new physics, and quantum information science.
- Abstract（参考訳）: レーザー冷却したCa$^+$イオンを用いたキセノン高電荷イオン(HCIs)の共振冷却とクーロン結晶化について報告する。
HCIはコンパクトな電子ビームイオントラップで生成され、その後電荷選択され、減速され、最終的に低温の線形ポールトラップに注入される。
そこで、それらは$^{40}$Ca$^+$クーロン結晶に捕獲され、その中に共結晶化され、蛍光画像に暗い空隙が生じる。
捕捉されたイオンの数とHCIの数を細かく制御することで、任意の秩序パターンを持つ混合種結晶を実現できる。
Xe$^{q+}$-Ca$^+$文字列を調べることにより、HCI電荷状態を確認し、その寿命を測定し、混合種運動モードを特徴づける。
我々のシステムは、確立されたCa$^+$の量子制御ツールボックスと、Xe高電荷イオンの豊富な原子特性のセットを効果的に組み合わせ、光周波数気象学、新しい物理のシグネチャの探索、量子情報科学のための豊富なプラットフォームを提供する。
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